离子束轰击对电子束蒸发制备二氧化钛薄膜应力的影响

在硅基底上用电子束蒸发方法制备了二氧化钛薄膜.通过XRD、AFM和薄膜应力测试仪研究了离子束轰击对薄膜应力的影响规律.结果表明沉积温度为323K、沉积速率为0.2nm·s-1时,二氧化钛薄膜具有较小的应力值,平均应力为48.2MPa.用能量为113eV的离子束轰击300s时,平均应力由72.9MPa的张应力变为16.7MPa的压应力.二氧化钛薄膜的微观结构变化是影响薄膜应力的主要因素.     

TiO2和SiO2薄膜应力在线测量与研究

研究了离子能量在薄膜制备过程中对TiO2和SiO2薄膜应力的影响。用电子束蒸发的方法制备TiO2和SiO2薄膜,使用实验室自行设计制作的基于哈特曼传感器的薄膜应力仪在线监测TiO2和SiO2薄膜应力随膜厚的变化。结果表明,离子辅助沉积的TiO2薄膜张应力值要比传统工艺低40 MPa,并且随着离子能量的增加,薄膜逐渐由张应力变为压应力,薄膜的最大折射率为2.56;而离子辅助的溅射效应在制备SiO2薄膜时比较明显,传统工艺制备的SiO2薄膜表现为压应力,而用离子辅助的方法制备的SiO2薄膜表现为张应力,并且随着离子能量的增加,薄膜变得疏松,折射率逐渐降低。     

离子束辅助反应电子束蒸发TiO2薄膜的结构和光学性能

TiO2具有较高的折射率和介电常数,在光学和电子学方面有着广泛的应用。本论文采用离子束辅助反应电子束真空蒸镀法,以Ti为膜料,纯度为99．99％的O2为反应气体,通过电子束蒸发,在玻璃衬底上反应生成TiO2薄膜。使用XRD、SEM分别对50℃、150℃、300℃三个不同衬底温度下沉积的薄膜及其经过450℃真空退火1h后的结构进行了分析,对薄膜的折射率、透射率进行了测量。结果表明,与传统的电子束蒸发相比,离子束辅助电子束蒸发可以增加成膜原子的能量,使沉积的薄膜结构致密,所制备的薄膜具有较高的折射率,并且薄膜在可见光范围内具有良好的透过性能。     

ZnS薄膜的制备及性能研究

用射频溅射法在Si基片和石英基片上分别制备了490nm厚的ZnS薄膜,并在不同温度下进行退火处理.微结构分析表明:退火后的ZnS薄膜均呈多晶状态,晶体结构为立方闪锌矿结构的β-ZnS;随着退火温度的升高,薄膜的平均晶粒尺寸逐渐增大,由20℃的10.91nm增大到500℃的15.59nm,晶格常数在不同退火温度下均比标准值0.5414nm稍小.应力分析表明:退火后的ZnS薄膜应力减小,400℃时分布较均匀,平均应力为1.481×108Pa,应力差为1.939×108Pa.且400℃前为张应力,400℃以后转变为压应力.光学分析表明,随着退火温度的升高,ZnS薄膜的透过率增强,吸光度减弱.     

离子束辅助真空电弧沉积TiO_(2-x)N_x薄膜及抗菌性能研究

采用离子束辅助真空电弧沉积技术在玻璃衬底上制备了氮掺杂的TiO_2薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、XPS以及UV-Vis分光光度计等测试手段对离子束辅助沉积样品的结构、表面成分及抗菌活性进行了分析,研究了经离子束辅助沉积氮掺杂的TiO_2薄膜的抗菌性能。结果表明:离子束辅助沉积的氮掺杂的TiO_3薄膜为非晶态结构,热处理后向锐钛矿转变,出现(101)面的择优取向。离子束流越大,TiO_(2-x)N_x薄膜红移的越少;抗菌活性随着离子束流的增加而减弱,但离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜抗菌活性均比传统真空电弧沉积的薄膜抗菌活性高。离子束辅助沉积的掺氮TiO_2薄膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌自然光照的抑菌率的抗菌率均可达99.9%以上。     

离子束辅助沉积制备TaN薄膜的X射线衍射分析

利用离子束辅助沉积技术制备TaN薄膜，并对其进行X射线衍射分析。掠入射的X射线衍射分析得出：离子束辅助沉积制备的TaN薄膜是面心立方结构，晶格常数a为0．4405nm。根据X射线衍射分析，用屈服强度表征的TaN薄膜的显微硬度为16～20GPa，与文献上报道的显微硬度值接近。离子束辅助沉积制备的TaN薄膜宏观内应力较小，且都为压应力。晶粒尺寸大约在10nm左右，随着注入离子能量的增加，薄膜晶粒尺寸有长大的趋势。     

离子束流和基底温度对ZrN/TiAlN纳米多层膜性能的影响

本文利用高真空离子束辅助沉积系统(IBAD),在室温下制备了ZrN、TiAlN和一系列ZxN/TiAlN纳米多层膜,利用XRD、纳米力学测试系统和多功能材料表面性能实验仪,分析了束流和基底温度对薄膜的微结构和机械性能的影响.结果表明大部分多层膜的纳米硬度与弹性模量值都高于两种个体材料硬度的平均值,当辅助束流为5 mA时,多层膜硬度达到30.6 GPa.基底温度的升高,会显著降低薄膜的残余应力,但对薄膜的硬度,摩擦系数没有明显影响.     

真空热处理对AZO膜结构及光电性能的影响

采用直流磁控溅射法分别在预热的和室温下的玻璃衬底上制备了AZO薄膜,并对室温下制备的AZO薄膜进行了真空退火。使用X射线衍射仪、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计和霍尔测试仪对这两种工艺条件下制备的AZO薄膜进行了表征,比较研究了两种热处理方式——衬底预热和真空退火对所制备的AZO薄膜结构和光电性质的影响。结果表明,衬底预热条件下制备的AZO薄膜有效抑制了(101)多晶相的形成;室温条件下制备的AZO薄膜有较多的(101)多晶相形成,经过真空退火热处理后,仍未能有效消除(101)多晶相。衬底预热制备出了厚度为380nm、方阻为20Ω/的AZO薄膜,400～1200nm波段的平均透射率达到81.45%。真空退火后的AZO薄膜厚度为403nm、方阻为33Ω/,400～1200nm波段的平均透射率达到81.9%。     

退火条件对Sn掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备Sn掺杂ZnO薄膜(SZO薄膜)。研究空气退火、低真空退火、高真空退火、氮气退火、三高退火、循环退火6种不同退火条件对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:6种不同的退火条件制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构且具有c轴择优取向生长的特性。高真空退火下,SZO薄膜的结晶状况和电学性质最优,最低电阻率可达到5.4×10~(-2)Ω·cm。薄膜的可见光区平均透过率均大于85%。薄膜在390nm和440nm附近(325nm光激发下)都出现光致发光峰,在空气、氮气、低真空中退火后薄膜440nm处发光强度最为显著。     

磁控溅射ITO薄膜的退火处理

采用直流磁控溅射方法在室温下玻璃基板上制备ITO(Indium tin oxide)薄膜,并在真空中不同温度(100℃~400℃)下退火处理.研究了退火对薄膜表面形貌、电光特性的影响.XRD测试发现薄膜在200℃退火后结晶,优选晶向为(222).随退火温度升高,方块电阻迅速下降,表面更加平整,薄膜在可见光范围平均透过率提高到85%.